Oglekļa nanocaurulītes (CNT) ir oglekļa alotropi, kas ir cilindriskas šūnas formas ar nano diametru.

CNT piemīt daudzas īpašības, piemēram, mehāniskā izturība, elastība, vieglums, elektriskā un siltuma vadītspēja, kas padara to par visperspektīvāko materiālu.

Daudzās nozarēs, tostarp elektronikā, medicīnā, enerģijas uzglabāšanā, sensoros un daudzās citās, CNT tiek izmantoti lielā daudzumā. Pieaugošais pieprasījums ir radījis pastāvīgu spiedienu uz CNT ražošanas palielināšanu.

Šāda liela mēroga CNT ražošana ir kļuvusi par galveno problēmu, kas kavē to pielietošanu. 

Izaicinājuma risināšana :

Parasti zinātnieki dod priekšroku CNT mežu audzēšanai, nevis to audzēšanai individuāli. CNT meži ir vertikāli izlīdzināti CNT masīvi, kas ir pašsaliktie.

To parasti veic, izmantojot ķīmisko tvaiku uzklāšanu ar fiksētu katalizatoru uz substrāta, kas vēlāk tiek atdalīts no CNT meža, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes materiālu.

Lai gan šis process piedāvā daudz priekšrocību, vienīgā būtiskākā problēma, ar ko nākas saskarties, ir tā ilgums.

Līdz šim pētnieki ir spējuši izaudzēt CNT mežu līdz 2 cm, izmantojot tādus katalizatorus kā dzelzs (Fe) uz alumīnija oksīda (Al2O3) nesēja (CNT garumam ir būtiska nozīme, kad runa ir par to īpašībām, tāpēc ir nepieciešams ņemt vērā šo aspektu).

Tas ietekmē tā rūpniecisko vērtību, ierobežojot piegādi un palielinot materiāla izmaksas. 

Ir veikts revolucionārs atklājums, kas ir pilnībā mainījis spēles gaitu.

Nesen zinātnieku komanda no Japānas, izmantojot jaunu pieeju, ir reģistrējusi CNT mežu garumu līdz 14 cm. Viņu pētījums nesen publicēts žurnālā Carbon. 

Waseda Universitātes asistējošais profesors Hisaši Sugime (Hisashi Sugime) un viņa komanda atklāja, ka CNT pārtrauca augt, jo iepriekš izmantotajā katalizatorā (Fe-Al2Ox) notika pakāpeniskas strukturālas izmaiņas.

Būtībā CNT blīvums, kas ir atkarīgs no aktīvo katalizatoru skaita, ir nepietiekams, lai saglabātu pašnesošu struktūru, un meža augšana beidzas.

Tāpēc izmantotajam katalizatoram jābūt strukturāli un ķīmiski stabilam. 

Viņu pieeja bija mainīt tehniku, lai apspiestu šo nestabilitāti.

Viņi to panāca, pievienojot gadolīnija (Gd) slāni iepriekšējam katalizatoram, kas pārklāts ar n tipa silīcija substrātu.

Gadolīnija slānis palīdzēja novērst katalizatora bojāšanos un, savukārt, ļāva CNT mežam izaugt par 5 cm.

Lai panāktu vēlamo garumu, viņi katalizatoru turēja kamerā, ko sauc par aukstās gāzes ķīmiskās tvaiku uzklāšanas (CVD) kameru.

Katalizators tika iepriekšēji apstrādāts, uzturot temperatūru līdz 750 °C un nodrošinot nelielu Fe un Al tvaiku koncentrāciju istabas temperatūrā.

Tas palīdzēja saglabāt katalizatora struktūru līdz pat 26 stundām, kas savukārt veicināja CNT meža augšanu.

Pēc rūpīgām analīzēm viņi varēja veiksmīgi reģistrēt CNT meža garumu 14 cm. 

Šis ievērojamais progress ir paplašinājis CNT pielietojuma aspektus.To sasniegumi ir pavēruši jaunus apvāršņus attīstošajām nozarēm.

Tas varētu mainīt pieeju nanotehnoloģijām un nanozinātnei turpmākajos pētījumos. 

Lai lasītu pilnu publicēto pētījuma rakstu, skatiet zemāk norādīto DOI. 

Atsauce :

Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Īpaši garš oglekļa nanocauruļu mežs, izmantojot dzelzs un alumīnija tvaiku avotu in situ papildinājumus. Ogleklis, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066

Ja esat pētnieks nanotehnoloģiju jomā, mēs varam palīdzēt jums izveidot infografikas par saistītām tēmām sadaļā Mind the graph.

Saistītie raksti
logotipa abonements

Abonēt mūsu biļetenu

Ekskluzīvs augstas kvalitātes saturs par efektīvu vizuālo
komunikācija zinātnē.

- Ekskluzīvs ceļvedis
- Dizaina padomi
- Zinātnes jaunumi un tendences
- Mācību pamācības un veidnes